Примеры решения задач по реакциям электролиза
2Cu2+ + 2H2O 2Cu0 + O20 + 4H+
+2SO42- + 2SO42–
(H2O)
на катоде : Cu2+, H2O
на аноде : SO4–, H2O
m = ?
M = (CuSO4 5H2O) = 250г/моль
2CuSO4 + 2H2O = 2Сu↓ + O2↑ + 2H2 SO4
М=160 г/моль Vm=22,4 л/моль
2 моль 1 моль
1) m(CuSO4 5H2O) = (CuSO4 5H2O) M(CuSO4 5H2O)
2) (CuSO4 5H2O) = (CuSO4)
3) ;
4)
5)
6)
7) (CuSO4) = 0,3 моль 2 = 0,6 моль = (CuSO4 5H2O)
8) m(CuSO4 5H2O) = 0,6 моль 250 г/моль = 150г
Ответ: m(CuSO4 5H2O) = 150г.
Задача № 5
Через электролизер, содержащий раствор гидроксида калия объемом 300мл с массовой долей вещества 22,4% (плотность 1,2 г/мл), пропустили электрический ток. Рассчитайте массовую долю гидроксида калия в растворе после отключения тока, если известно, что на катоде выделился газ объемом 89,6л (н.у.)
Решение
Vр-ра КОН = 300мл
= 22,4%
= 1,2 г/мл
V(H2) = 89,6л
н.у.
(КОН) -?
раствор
КОН = К++ OН– (среда щелочная)
2 4 2 2H2O +2 H20 + 2OH—
1 4 4OH 4 O20 + 2H2O
4H2O+4OH— 2H20 + 4OH—+O20+2H2O
(H2O)
на катоде : К+, H2O
на аноде : OH–, H2O
ί V = 89,6л
2H2O = 2H↑ + O2↑ (1)
(р-р КОН) Vm=22,4 л/моль
2 моль
1) (КОН) – массовая доля щелочи в растворе после реакции электролиза, которая зависит от содержания гидроксида калия в исходном растворе (она не изменяется в ходе электролиза) и массы воды, которая подверглась электролизу.
(КОН) =
2) mконечн. р-ра КОН = mисход. р-ра КОН – m1(H2O)
3) m1(H2O) = 1(H2O) M(H2O)
;
m1(H2O) = 4моль 18 г/моль = 72г
4) mисход. р-ра КОН = V р-ра КОН = 300мл 1,2г/мл = 360г
5) mисход. ( КОН) = ( КОН) mисход. р-ра КОН = 0,224 360мл = 80,64г
6) ( КОН)
Ответ: после электролиза ( КОН) = 0,28 (28%)
Задача №6
При электролизе 16г. расплава некоторого соединения
водорода с одновалентным элементом на аноде выделился водород количеством вещества 1 моль.
Установите формулу вещества, взятого для электролиза.
Решение
I I
m(Эл Н)=16г
(H2) = 1моль
Эл Н - ?
По условию, водород выделяется на аноде, значит, его ионы имеют отрицательный заряд, а искомый элемент имеет положительный заряд. Ясно, что ЭЛН – гидрид.
расплав
2 2 1 Эл+ +1 Эл0
2 2 2H– - 2 Н20
2Эл+ + 2Н – 2Эл0 + Н20
Эл Н = Эл1++Н 1–
на катоде : Эл1+
на аноде : H 1–
m=16г ί =1моль
2ЭлН = 2Эл↓ + Н2↑
расплав 1 моль
2 моль
1) Mr(ЭлН) = (х + 1) а.е.м
2)
3)
4)
5) х+1=8
х =7, Аr(Эл)=7, значит Эл – лимит
Ответ: ЭлН – LiH, гидрид лития
Задача № 7
Электролиз 400мл. 6%-ного раствора сульфата меди (II) (плотность 1,02г/мл) продолжали до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 10г. Определите массовые доли соединений в оставшемся растворе и массы продуктов, выделившихся на инертных электродах.
Решение
Vр-ра CuSO4= 400мл
= 6%
= 1,02 г/мл